JP3539369B2 - Array waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択波長を空間的に分波ないし合波する合分波器に関し、特に、アレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、図2に示すように、基板1上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路2と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路3と、所定の導波路長差△Lを有する複数本の導波路からなるアレイ導波路5と、入力導波路2とアレイ導波路5とを接続する入力側スラブ導波路4と、出力導波路3とアレイ導波路5とを接続する出力側スラブ導波路7とを備えるAWG(arrayed waveguide grating)を利用したアレイ導波路型光波長合分波器が知られている。
【0003】
この種のものでは、入力導波路2から入射した光は入力側スラブ導波路4に入り放射し、アレイ導波路5に結合する。しかしその際、スラブ導波路出力部4Aとアレイ導波路入力部5Aの光伝搬のモード形状が一般に違うため入射光すべてが結合することはなく結合損失を生じさせる。
【0004】
そのため、従来、図3に示すようにアレイ導波路5の間隔Lを狭くし、アレイ導波路入力部5Aとスラブ導波路出力部4Aとの光伝搬のモード形状を一致させるように工夫してAWG型合分波器の低損失化を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、スラブ導波路出力部4Aのアレイ導波路間隔L1が狭くなりすぎ、オーバークラッドの埋め込みが非常に困難になり、もし埋め込めない場合、逆に損失が大きくなるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、スラブ導波路出力部のモード形状をアレイ導波路入力部のモード形状にあわせ、アレイ導波路間隔にこだわらず低損失化を達成できるアレイ導波路型光波長合分波器およびその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器において、前記入力側スラブ導波路および/または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および/または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的にコアの屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項2記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および/または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ArFエキシマレーザーまたはKrFエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されていることを特徴とするものである。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のものにおいて、前記入力導波路および/または前記出力導波路が、基板上にGe、P或いはB等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されていることを特徴とするものである。
【0011】
請求項5記載の発明は、基板上に、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路と、所定の導波路長差を有する複数本の導波路からなるアレイ導波路と、前記入力導波路と前記アレイ導波路とを接続する入力側スラブ導波路と、前記出力導波路と前記アレイ導波路とを接続する出力側スラブ導波路とを備えるアレイ導波路型光波長合分波器の製造方法において、前記入力側スラブ導波路および/または前記出力側スラブ導波路は、伝搬する光のモード形状を前記アレイ導波路のモード形状と略一致させる屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【0012】
請求項6記載の発明は、請求項5記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および/または前記出力側スラブ導波路が、紫外線レーザーにより部分的にコアの屈折率を変化させて所望の屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【0013】
請求項7記載の発明は、請求項6記載のものにおいて、前記入力側スラブ導波路および/または前記出力側スラブ導波路が、屈折率を高くしたい部分以外をマスクし、ArFエキシマレーザーまたはKrFエキシマレーザーを照射することにより所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように形成されることを特徴とするものである。
【0014】
請求項8記載の発明は、請求項5〜7のいずれかに記載のものにおいて、前記入力導波路および/または前記出力導波路が、基板上にGe、P或いはB等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアをそのコアよりも屈折率の小さいクラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成されることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0016】
図1Aおよび図1Bにおいて、1は石英等からなる基板を示している。この基板1上には、波長分割多重光信号を入力する複数本の入力導波路2と、波長分割多重光信号を合波して出力する出力導波路3と、所定の導波路長差△Lを有する複数本の導波路からなるアレイ導波路5と、入力導波路2とアレイ導波路5とを接続する入力側スラブ導波路4と、出力導波路3とアレイ導波路5とを接続する出力側スラブ導波路7とを備えて構成されている。
【0017】
本実施形態では、入力側スラブ導波路4の出力部4Aに屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域6が形成され、この入力側スラブ導波路4が所望の屈折率分布を有するように形成されている。
【0018】
上記屈折率変化領域6は、入力側スラブ導波路4のそのほかの部分をマスクした上で、屈折率変化領域6の光伝搬のモード形状が、アレイ導波路5のモード形状に略一致するように、例えばArFエキシマレーザーまたはKrFエキシマレーザー等の紫外線レーザーを、入力側スラブ導波路4に照射することで形成される。この屈折率変化領域6が、上記所望の屈折率変化および屈折率分布を有するように、紫外線レーザーの照射時間およびパワーを調整する。
【0019】
つぎに、動作を説明する。
【0020】
図1において、入力導波路2から入力した光は、入力側スラブ導波路4により放射され、ガウス形の光伝搬のモード形状を拡大させながら導波する。ここを伝搬する光は、屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域6に入射すると、位相が変化しその屈折率分布と屈折率差により入力側スラブ導波路4の出力部4Aのモード形状を変形させる。このときのモード形状はアレイ導波路5の入力部5Aのモード形状に一致させ、このアレイ導波路5を進んだ光は、出力側スラブ導波路7に入射し出力導波路3に集光し出力される。
【0021】
本実施形態では、入力側スラブ導波路4の出力部4Aのモード形状を、アレイ導波路5の入力部5Aのモード形状に一致させることにより、AWG型合分波器の損失を低減することができる。
【0022】
スラブ導波路4のモード形状は、紫外線レーザーを照射することによるGe、P或いはB等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアの屈折率変化を利用し、スラブ導波路内の屈折率分布は紫外線レーザーを照射する際、マスクを用いることで実現するため、簡単な構成で実現することができ、その製造コストの上昇が抑制される。
【0023】
また、アレイ導波路5の間隔L2は、従来の図2に示すものと略同等の比較的広い間隔で形成されている。従って、スラブ導波路出力部4Aのアレイ導波路間隔L3が狭くなりすぎることがなく、オーバークラッドの埋め込みが、従来の図3に示すものと比較して容易になる。
【0024】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【0025】
例えば、入力側スラブ導波路4に、屈折率がほかの部分に比べて高い屈折率変化領域6を形成した例を示したが、出力側スラブ導波路7にも、上記と同様構成の屈折率変化領域9を形成することが望ましい。
【0026】
また、入力導波路2および/または出力導波路3は、基板1上に矩形状のGe、P或いはB等のフォトリフラクティブ効果を有するドーパントをドープしたコアを、そのコアよりも屈折率の小さいオーバークラッドで埋め込んで単一モードのチャネル導波路として形成することが望ましい。
【0027】
【発明の効果】
本発明では、スラブ導波路出力部のモード形状をアレイ導波路入力部のモード形状にあわせることができるため、アレイ導波路の間隔にこだわらず波長合分波器の結合損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは本発明によるアレイ導波路型光波長合分波器の一実施形態を示す平面図、Bはその一部拡大図である。
【図2】Aは従来のアレイ導波路型光波長合分波器を示す平面図、Bはその一部拡大図である。
【図3】Aは従来のアレイ導波路型光波長合分波器を示す平面図、Bはその一部拡大図である。
【符号の説明】
1 基板
2 入力導波路
3 出力導波路
4 入力側スラブ導波路
5 アレイ導波路
6 屈折率変化領域
7 出力側スラブ導波路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiplexer / demultiplexer for spatially demultiplexing or combining selected wavelengths, and more particularly to an arrayed waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In general, as shown in FIG. 2, a plurality of
[0003]
In this type, the light incident from the
[0004]
For this reason, conventionally, as shown in FIG. 3, the distance L between the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, there is a problem that the array waveguide interval L1 of the slab
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to match the mode shape of the slab waveguide output section to the mode shape of the array waveguide input section, and to reduce the loss regardless of the array waveguide interval. An object of the present invention is to provide an arrayed waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer which can be achieved and a method of manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a plurality of input waveguides for inputting a wavelength division multiplexed optical signal, an output waveguide for multiplexing and outputting the wavelength division multiplexed optical signal, and a predetermined waveguide length are provided on a substrate. An array waveguide including a plurality of waveguides having a difference, an input side slab waveguide connecting the input waveguide and the array waveguide, and an output side connecting the output waveguide and the array waveguide. An array waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer including a slab waveguide, wherein the input-side slab waveguide and / or the output-side slab waveguide has a mode shape of propagating light set to a mode shape of the array waveguide. It is characterized in that it is formed so as to have a refractive index distribution that substantially matches .
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the input side slab waveguide and / or the output side slab waveguide partially change a refractive index of a core by an ultraviolet laser to obtain a desired refraction. It is characterized by being formed to have a rate distribution.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the input-side slab waveguide and / or the output-side slab waveguide mask portions other than a portion where a refractive index is desired to be increased, and use an ArF excimer laser or a KrF excimer. It is characterized by being formed so as to have a desired refractive index change and refractive index distribution by irradiating a laser.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the input waveguide and / or the output waveguide has a photorefractive effect such as Ge, P or B on a substrate. The present invention is characterized in that a core doped with a dopant is embedded in a clad having a smaller refractive index than that of the core to form a single-mode channel waveguide.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of input waveguides for inputting a wavelength division multiplexed optical signal, an output waveguide for multiplexing and outputting the wavelength division multiplexed optical signal, and a predetermined waveguide length are provided on the substrate. An array waveguide including a plurality of waveguides having a difference, an input side slab waveguide connecting the input waveguide and the array waveguide, and an output side connecting the output waveguide and the array waveguide. A method for manufacturing an arrayed waveguide optical wavelength multiplexer / demultiplexer including a slab waveguide, wherein the input-side slab waveguide and / or the output-side slab waveguide change the mode shape of propagating light to the array waveguide. It is characterized by being formed so as to have a refractive index distribution that substantially matches the mode shape .
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the input side slab waveguide and / or the output side slab waveguide partially change a refractive index of a core by an ultraviolet laser to obtain a desired refraction. It is characterized by being formed to have a rate distribution.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the input-side slab waveguide and / or the output-side slab waveguide mask a portion other than a portion whose refractive index is desired to be increased, and use an ArF excimer laser or a KrF excimer. It is characterized by being formed so as to have a desired refractive index change and refractive index distribution by irradiating a laser.
[0014]
The invention according to claim 8 is the device according to any one of
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
1A and 1B, reference numeral 1 denotes a substrate made of quartz or the like. On this substrate 1, a plurality of
[0017]
In this embodiment, a refractive
[0018]
The refractive
[0019]
Next, the operation will be described.
[0020]
In FIG. 1, light input from an
[0021]
In the present embodiment, the loss of the AWG type multiplexer / demultiplexer can be reduced by matching the mode shape of the
[0022]
The mode shape of the slab waveguide 4 uses a change in the refractive index of a core doped with a dopant having a photorefractive effect such as Ge, P or B by irradiating an ultraviolet laser, and the refractive index distribution in the slab waveguide is Irradiation with an ultraviolet laser can be realized by using a mask, so that it can be realized with a simple configuration, and an increase in manufacturing cost is suppressed.
[0023]
The interval L2 between the arrayed
[0024]
As described above, the present invention has been described based on one embodiment, but it is apparent that the present invention is not limited to this.
[0025]
For example, although the example in which the refractive
[0026]
In addition, the
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the mode shape of the slab waveguide output section can be matched with the mode shape of the array waveguide input section, the coupling loss of the wavelength multiplexer / demultiplexer can be reduced regardless of the distance between the array waveguides. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of an arrayed waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer according to the present invention, and FIG. 1B is a partially enlarged view thereof.
FIG. 2A is a plan view showing a conventional arrayed waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer, and FIG. 2B is a partially enlarged view thereof.
3A is a plan view showing a conventional arrayed waveguide type optical wavelength multiplexer / demultiplexer, and FIG. 3B is a partially enlarged view thereof.
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DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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